裂纹感知机翼板

面内裂纹频率可辨

集成钙钛矿太阳能电池的机翼板，其振动频率与模态对表面裂纹的深度和取向敏感，可在裂纹扩展早期被检测。

郭虎伦 · Jinjin, Yuan · Zur, Krzysztof Kamil

Engineering Analysis with Boundary Elements 2024

参数信息

裂纹取向角

90 °

技术优势

裂纹可被识别

表面裂纹导致第二、三阶模态交换，为裂纹存在提供明确振动特征。

高阶模态更敏感

裂纹长度增加使高阶模态变化更显著，可利用高阶模态监测裂纹扩展。

取向角可调控

裂纹取向角为90°时前六阶模态与完整板一致，取向角影响主要在高阶模态。

应用场景

• 飞行器结构健康监测：利用模态交换特征进行早期裂纹检测，避免结构突发失效。
• 钙钛矿太阳能电池集成结构：集成太阳能电池的机翼板同时提供能量与自感知能力，实现多功能结构。
• 航空航天复合材料：在聚合物基石墨烯增强复合材料中嵌入缺陷，研究其对振动特性的影响。
• 振动模态分析：通过模态交换与频移反推裂纹参数，无需复杂传感网络。
• 飞行器机翼设计：在设计阶段考虑裂纹对模态的影响，优化机翼动态特性与容限。